隨著互聯(lián)網的普及,人們對于數(shù)據(jù)處理的需求與日俱增,云計算作為匯聚計算能力、進行大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的關鍵架構,可以向用戶提供動態(tài)可擴展的互聯(lián)網服務。云計算主要通過基于中心節(jié)點的云數(shù)據(jù)中心為用戶提供計算、存儲、網絡等相關服務。另一方面,邊緣計算通過將計算能力下沉至靠近數(shù)據(jù)的網絡邊緣側,為用戶提供低時延的就近計算能力,也得到越來越多來自學術界和工業(yè)界的關注。云端融合計算模式,是通過發(fā)揮云計算和邊緣計算協(xié)同聯(lián)動優(yōu)勢,實現(xiàn)多層次架構中數(shù)據(jù)價值的計算模式。在云端融合架構中,在兼具兩種計算特性的同時,繼承了云計算和邊緣計算存在的能耗問題,即傳統(tǒng)云數(shù)據(jù)中心能耗問題和具有有限電能的端設備能耗問題。本文主要研究云端融合計算下的能耗問題。對于該問題主要有三種解決思路,分別是利用云計算或邊緣計算框架進行能耗優(yōu)化,或是在云端融合架構下進行能耗優(yōu)化。針對三種思路,本文分別在云計算場景、邊緣計算場景和云端融合場景下開展能耗優(yōu)化問題研究。具體研究內容如下:1)基于云數(shù)據(jù)中心的能耗優(yōu)化研究以云數(shù)據(jù)中心利用儲能設備進行能耗優(yōu)化為場景,綜合考慮智能電網、儲能設備、新能源發(fā)電對云數(shù)據(jù)中心能耗經濟性的影響,分別建立云數(shù)據(jù)中心在智能... 

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 論文研究背景及意義
        1.1.1 云計算發(fā)展與邊緣計算興起
        1.1.2 云端融合計算模式
        1.1.3 云端融合計算模式下能耗問題
    1.2 論文研究內容
    1.3 論文組織結構
第二章 高能效云端融合相關工作
    2.1 云端融合能耗優(yōu)化方法
        2.1.1 基于數(shù)據(jù)中心節(jié)點的能耗優(yōu)化方法
        2.1.2 基于端設備的能耗優(yōu)化方法
        2.1.3 基于云端融合的能耗優(yōu)化方法
    2.2 最優(yōu)化方法概述
    2.3 博弈論概述
    2.4 本章小結
第三章 面向云數(shù)據(jù)中心的能耗研究
    3.1 引言
    3.2 云數(shù)據(jù)中心基于熱儲能的能耗建模與優(yōu)化方法
        3.2.1 云數(shù)據(jù)中心基于熱儲能的能耗成本優(yōu)化建模
        3.2.2 云數(shù)據(jù)中心基于熱儲能的能耗優(yōu)化算法
        3.2.3 云數(shù)據(jù)中心基于熱儲能的能耗效率指標
    3.3 云數(shù)據(jù)中心基于電池儲能的能耗成本建模與優(yōu)化方法
        3.3.1 云數(shù)據(jù)中心基于電池儲能的能耗成本優(yōu)化建模
        3.3.2 云數(shù)據(jù)中心基于電池儲能的能耗優(yōu)化算法
        3.3.3 云數(shù)據(jù)中心基于電池儲能的能耗效率指標
    3.4 云數(shù)據(jù)中心基于儲能的能效分析實驗
        3.4.1 實驗設計
        3.4.2 智能電網下云數(shù)據(jù)中心基于熱儲能經濟性分析
        3.4.3 智能電網下云數(shù)據(jù)中心基于電池儲能的經濟性分析
    3.5 本章小結
第四章 基于邊緣計算的能耗研究
    4.1 引言
    4.2 移動邊緣云服務能耗優(yōu)化模型
        4.2.1 移動用戶任務處理能耗模型
        4.2.2 移動邊緣云計價模型
        4.2.3 斯塔克伯格博弈問題構建
    4.3 移動邊緣云服務能耗優(yōu)化最優(yōu)策略
        4.3.1 移動用戶最優(yōu)策略
        4.3.2 移動邊緣云服務提供商最優(yōu)定價策略
        4.3.3 斯塔克伯格均衡
    4.4 移動邊緣云能耗市場機制設計與討論
        4.4.1 半分布式機制設計
        4.4.2 去中心化機制設計
        4.4.3 討論
    4.5 移動邊緣云服務能耗實驗
        4.5.1 移動用戶和邊緣云服務提供商行為分析
        4.5.2 多用戶算法效率分析
    4.6 本章小結
第五章 云端融合協(xié)同計算能耗優(yōu)化研究
    5.1 引言
    5.2 以無人機自組云為場景的云端融合協(xié)同計算系統(tǒng)架構
        5.2.1 云端融合協(xié)同計算架構概述
        5.2.2 云端融合協(xié)同計算系統(tǒng)架構設計
        5.2.3 云端融合協(xié)同計算處理模式
    5.3 云端融合協(xié)同計算能耗優(yōu)化多層博弈模型
        5.3.1 云端融合協(xié)同計算能耗優(yōu)化建模
        5.3.2 云端融合協(xié)同計算能耗最優(yōu)化問題
        5.3.3 云端融合協(xié)同計算能耗博弈問題
    5.4 云端融合協(xié)同計算多層博弈算法
        5.4.1 云端融合協(xié)同計算多層博弈的納什均衡條件
        5.4.2 云端融合協(xié)同計算算法性能分析
    5.5 云端融合協(xié)同計算能耗優(yōu)化的仿真研究
        5.5.1 云端融合協(xié)同計算能耗優(yōu)化實驗設計
        5.5.2 云端融合協(xié)同計算遷移任務決策算法性能分析
    5.6 本章小結
第六章 全文總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 后續(xù)工作展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]“端—邊—云”協(xié)同的智慧物聯(lián)網[J]. 吳大鵬,張普寧,王汝言.  物聯(lián)網學報. 2018(03)
[2]基于云邊融合的物聯(lián)網智能服務架構探討[J]. 蒲世亮,袁婷婷.  智能物聯(lián)技術. 2018(01)
[3]Niagara Framework技術在云——邊協(xié)同的智慧建筑管理系統(tǒng)的應用[J]. 陳杰,蔣澄.  城市建筑. 2018(16)
[4]移動邊緣計算綜述[J]. 李子姝,謝人超,孫禮,黃韜.  電信科學. 2018(01)
[5]ad hoc云環(huán)境中分布式博弈卸載策略[J]. 曹儐,梁裕丞,羅雷,唐述.  通信學報. 2017(11)
[6]邊緣計算:萬物互聯(lián)時代新型計算模型[J]. 施巍松,孫輝,曹杰,張權,劉偉.  計算機研究與發(fā)展. 2017(05)
[7]網宿:邊緣計算與CDN融合構建社區(qū)云[J]. 舒文瓊.  通信世界. 2016(12)
[8]智能移動終端計算遷移研究[J]. 張文麗,郭兵,沈艷,王毅,熊偉,段林濤.  計算機學報. 2016(05)
[9]面向云-端融合的移動互聯(lián)網應用運行平臺[J]. 黃罡,劉譞哲,張穎.  中國科學:信息科學. 2013(01)
[10]物聯(lián)網“云管端”的技術發(fā)展與應用[J]. 刁兆坤,曹世強,孟繁麗.  電信工程技術與標準化. 2012(06)

博士論文
[1]基于博弈論的認知無線網絡安全協(xié)作研究[D]. 馬亞燕.南京郵電大學 2016
[2]面向物聯(lián)網移動數(shù)據(jù)匯聚的能效優(yōu)化方法研究[D]. 吳超.北京郵電大學 2018
[3]面向移動終端的無線傳輸優(yōu)化與節(jié)能機制研究[D]. 湯載陽.華中科技大學 2017
[4]云計算數(shù)據(jù)中心的能耗成本建模與優(yōu)化研究[D]. 張樹本.中國科學技術大學 2015

碩士論文
[1]智能電網環(huán)境下基于價格的數(shù)據(jù)中心電力成本優(yōu)化[D]. 郁善金.中國科學技術大學 2014
[2]通信企業(yè)IDC機房節(jié)能減排的研究[D]. 曹穎.上海交通大學 2012



本文編號：3682806